Hvad er overflademikromaskiner?

Overflademikromachining er en fremstillingsproces, der bruges til at udvikle integrerede kredsløb og sensorer af forskellige slags. Brug af overflademikromachiningsteknikker tillader anvendelse af op til næsten 100 fint anvendte lag kredsløbsmønstre på en chip. Til sammenligning er kun fem eller seks lag mulige ved anvendelse af standard mikromachineringsprocesser. Dette gør det muligt at integrere mange flere funktioner og elektronik i hver chip til brug i bevægelsessensorer, accelerometre, der indsætter airbags i et køretøjsnedbrud eller til brug i navigationssystemets gyroskoper. Overflademikromaskinering bruger udvalgte materialer og både våde og tør ætsningsprocesser til at danne kredsløbslag.

Kredsløbsdele, der er fremstillet ved hjælp af denne metode, blev oprindeligt brugt i accelerometre, der indsatte airbags i køretøjer på et tidspunkt, hvor et styrt blev nedbrudt. Overflademikromachinerede sensorer i køretøjer giver også beskyttelse mod roll-over via vippestyring og bruges i anti-lock bremsesystemer. Dette kredsløb er også i brug i højtydende gyroskoper i styringssystemer og navigationssystemer. Da kredsløb produceret ved hjælp af denne metode producerer små og præcise kredsløb, er det muligt at kombinere flere funktioner på en chip til brug i bevægelsessensor, flowmåling og i nogle forbrugerelektronik. Når man fotograferer med et videokamera, giver disse chips billedstabilisering under bevægelse.

Overflademikromachineringsprocessen bruger enten crystal siliciumchipsubstrater som et fundament, hvorpå der kan opbygges lag, eller de kan startes på billigere glas- eller plastunderlag. Normalt er det første lag af siliciumoxid, en isolator, der er ætset til en ønsket tykkelse. Over dette lag påføres et fotosensitivt filmlag, og ultraviolet (UV) lys påføres gennem kredsløbsmønstrets overlay. Dernæst udvikles, skylles og bages denne skive til følgende ætsningsproces. Denne proces gentages flere gange for at anvende flere lag med omhyggelig overvågning og præcise ætseteknikker anvendt på hvert lag for at fremstille den endelige lagdelte chipdesign.

Den aktuelle overflademikromachineringsproces til ætsning udføres ved en eller en kombination af flere bearbejdningsprocesser. Våd ætsning udføres ved hjælp af fluoridsyrer til at etse ud kredsløb design på lag, skære gennem ubeskyttede isolerende materialer; u-ætsede områder af det lag elektrolyseres derefter for at isolere laget fra det næste påførte lag. Tør ætsning kan udføres alene eller i kombination med kemisk ætsning ved hjælp af en ioniseret gas til at bombardere de områder, der skal ætses. Producenter bruger ætsning af tør plasma, når en stor del af laget skal ætses i et kredsløbsdesign. Derudover kan en anden plasmakombination af klor med fluorgas frembringe dybe vertikale snit gennem filmmaskermaterialerne i et lag, som ofte er nødvendigt, når der produceres mikroaktuatorsensorchips.